第 2 回海外留学報告（博⼠⼀年⽬を終えて）広瀬 凜
Ph.D. Program in Atmospheric and Oceanic Sciences, Princeton University
2023 年 7 ⽉ 17 ⽇

早いもので、プリンストンに来てからもう⼀年が経とうとしています。1 ⽉末〜5 ⽉上旬の春学期を終え、現在は 3 ヶ⽉半の⻑い夏休みを研究しながら過ごしています。
⽬下 2 年⽬の終わりにある General 試験の通過が⽬標であり、これを通過すると晴れて PhD candidate となりますが、不合格だと⼤抵 Master 号だけをもらって退学という形になってしまいます。試験名や内容は⼤学や学科によって様々かと思いますが（Qualifying Exam や Candidacy Exam と呼ぶところもあります）、私の学科ではまずコアコースの中から 8 つ履修し全て B 以上の成績で修了すること、その上で PhD に向けた研究計画書の提出、最初の 2 年間での研究成果の⼝頭発表と Faculty による Q&A合計 1 時間を⾏い、Faculty の審議で認められると通過となります。PhD 学位を⽬指すものとしてはあくまで通過点であるべき試験ですが、ミニ Defense のような形式と緊張感、そして学科内でここ数年上⼿くいかずに出て⾏ってしまった⼈が毎年いる現実から、適度なプレッシャーとなっています。
私は春学期に 3 つのクラスを履修し、General 試験までにあと 2 つ条件を満たす
graduate level のコースを取れば良い状態です。それぞれの授業について軽く振り返ると、Geophysical Fluid Dynamics Ⅱではフーリエ解析に始まり、ロスビー波や重⼒波（ちなみにこれは⼤気重⼒波のことで、物理の⼀般相対論に出てくる重⼒波とは全く異なる種類のもの）など様々な波、傾圧不安定を詳しく扱いました。毎週の Problem
sets に加え、授業内容に関連するトピックについて理論をレビューする形で 20-30 ページでまとめるレポートと、その数式部分について⿊板で説明し Q&A を受けるという最終発表があり、前学期の GFD1 に引き続きなかなか重たい授業でした。教科書は先⽣オリジナルの全て LaTeX で作成された 1700 ページ超えのテキストで、学⽣側も提出課題は LaTeX で書くことが求められ、最終レポートに⾄っては先⽣を Overleaf の共同編集者にして進捗が⾒えるようにしなければならなかったため、先⽣のアカウントがアクティブになっている表⽰を⾒るたびに少しヒヤヒヤしていました。Atmospheric
Thermodynamics のクラスでは⼀般的な熱⼒学の復習に始まり、断熱湿潤変化やCAPE など気象学の内容、雲の微物理が扱われました。期末試験の形式が、⼤学院では珍しい教室受験かつ参考資料の持ち込み禁⽌で、関数電卓だけ持ち込み可だったのですが、アメリカの学⽣に⽐べて⾃分は電卓を使⽤しながらの試験に慣れておらず（計算するときは⼿計算かエクセル）、むしろ関数電卓の練習をして試験に臨むという形でした。このことをアメリカ⼈の同期に話したら、「電卓なしでどうやって計算問題を解いてきたの！？」という反応で、「⾼校まではほぼ⼿計算」と答えたら興味深そうでした。話が多少逸れましたが、もう⼀つの Atmospheric Chemistry のクラスでは、⼤気中のオゾンや窒素化合物始め約 30 種類以上の⼤気中化学物質について、反応や⼤気滞在時間、周りの環境との関係、時代による変化などを学びました。化学には正直⾼校時代から苦⼿意識があったのですが、気候システムの物理やモデルと絡めて学ぶ⼤気化学は⾯⽩く、毎回教授に質問に⾏っていました。この授業も最終レポートとプレゼンテーションがあったのですが、⾃⾝の研究にも繋がりうる北極のオゾンをテーマに GFDLモデルの実験結果をいくつか解析し、学びも多く楽しんで進めることができました。
春学期の途中には、⼩学校⾼学年から中学⽣を対象にしたサイエンスイベントに同期達と学科のブースを出展し、数多くの⼦供たちやご家族と触れ合う機会もありました。
これがアメリカに来て初めての Outreach 経験となり、当⽇はずっと実験を⾒せながら喋り続けててんやわんやでしたが、元気と個性溢れる⼦供たちの真剣な⽬やワクワクした表情に、こちらがサイエンスの楽しさを再認識させてもらいました。また⼦供たちからも親御さんたちからも鋭い質問が⾶び、分かり易くかつ的確に（もちろん英語で）答えなければならず、良い経験でした。今後も機会があればこうした Outreach 活動に参加していきたいと思います。

(左から) Outreach イベントにて/真鍋淑郎先⽣と対⾯で初めてお会いした際/宇宙⾶⾏⼠候補でプリンストン⼤学博⼠課程卒業の諏訪さんが⼤学に講演にいらした際

この夏休みは、General 試験前の研究に集中できる⼤事な期間のため、ずっとプリンストンに残って研究を進めています。学期中に⽐べると時間や⼼に余裕があるため、同じく残っている博⼠学⽣の友⼈らとランチに⾏ったりドライブでお出かけをしたり、時にはニューヨークやフィラデルフィアに遊びに⾏きながら、ゆるゆると好きに研究をしています。テーマとしては、主に北極の⼤気を分光学的側⾯から⾒ることで、極域における⽔蒸気分布や雲の役割、エネルギー収⽀の理解を深めようとしています。具体的には、⼈⼯衛星の観測データや再解析データ（数値モデルと観測データをデータ同化により統合したもの）による⼤気上空の熱フラックス量を分析することで各波⻑帯・場所における温室効果や雲の影響を調べたり、鉛直の⼤気柱に注⽬し理想化した⼤気の特徴を⼊⼒情報とし各波⻑毎に熱収⽀を計算することで⼤気の放射の様⼦を理論的に考察したり、その⼤気の特徴（地表温度や⼤気の温度プロファイル、⼤気中の気体の濃度など）を実験的に変えることで熱収⽀への影響を調べています。地球の表層システムとは⾮常に複雑で、気温や湿度、海氷、雲、蒸発量、太陽からの⼊射光、他の場所からの熱など様々な要素が互いに影響し合っており、観測データを読み解くにしろモデル実験を計画するにしろ、どの部分に注⽬してどのようなリサーチクエスチョンを置きどうやってそれを調べ検証するか、というところが肝になってきます。私の学科は特に、教授によるプロジェクトがある訳でなく好きな研究をできる点で⾃由度が⾼いため、０から研究の⽅向性を定めてリサーチクエスチョンを絞って⾏く必要があるという、研究の醍醐味が実感できる状況になっています。アドバイザーとコアドバイザーの 2 ⼈がメインで指導してくれており、彼らにとっても北極研究は⽐較的新しい領域のため、今の所は共に⾊々と探りつつ研究の⽅向性を絞っていく過程ですが、⼤変親⾝にアドバイスをしてくれています。基本的には紙とペンとパソコンがあればできる理論研究ですので、どこでも研究はできるのですが、アドバイザーらやポスドクの⽅達と直接会って話しやすいよう、プリンストンに留まって研究を進めています。正直メインの研究を始めるまでに、セキュリティの堅固な GFDL（⾃⾝が研究を⾏っている Geophysical ResearchLaboratory）のサーバーにリモート接続するための環境構築に始まり、実験データサイトの⾒⽅や多次元構造のデータファイルの分析の仕⽅など、元々⼤してプログラミングが得意でもなく授業で体系的に学んだことも⼀度もない⾃分にとっては越えねばならぬタスクの⼭が数多く存在したのですが、先輩に聞いたり⾃分で調べたり（返信がなかなか返ってこない＆リマインドしないと事を進めてくれない）IT 担当の⽅達とのやり取りを通し、なんとか越えた頃には気づけば⾃分でできる事も増えていました。

(左から)ニューヨークのメトロポリタンオペラハウス/ニューヨークの⾃然史博物館にて⾃分の研究対象である地球のマスコットをお⼟産に購⼊/プリンストン⾼等研究所

競争社会と⾔われるアメリカにしては、プリンストンは学術の街という落ち着いた雰囲気で、最近は寮の周りを蛍が舞っているほど⾃然や動物も多く、ほのぼのと研究⽣活を送ることができています。アメリカ博⼠課程の仲間などがプリンストンに遊びに来てくれる際に⾊々と案内していますが、特にプリンストン⾼等研究所は物理的にも雰囲気的にも俗世から少し離れたような場所で、⾃⾝も⾏くたびに「アインシュタインやノイマンも昔この場所で同じ⾵景を⾒ていたのだろうか」などと思いを馳せています。
研究以外では、研究所や学科内外で⼈の集まりがあるときはできるだけ顔を出してみるようにしています。何度かホームパーティーに呼んでもらう機会もありましたが、主催がご夫婦の場合⼤抵ご主⼈の⽅がキッチンに⽴って料理担当をしていたのが印象的でした。ほぼ共働きされているご家族でしたが、⽇本だと共働きでも⼥性の⽅がキッチンに⽴っているイメージが強く、⾷器洗いと分業している事もあるものの、アメリカで⾒たように⼥性の⽅が客を相⼿にしていて男性の⽅が料理を運んでくるという状況は珍しいため、⽇本でもこうした実例をもっと頻繁にみる機会があれば無意識バイアスも減り全ての⼈にとって選択肢が増えうるのではと感じました。
変化の激しい社会の中で、SNS などメディアでの情報錯綜も進んでいますが、プリンストン⾼等研究所の閑雅で凜とした趣を⾃⾝も⾝につけ、振り回されないような軸を持っていきたいと思います。特に⾃⾝の専⾨に関わる気候変動は理学的性質を持ちながらもビジネスや政治にも関わりうるため、混沌とした情報が⼈の間で巡っており、「有名⼤学の研究によると」や「〇〇賞受賞者」などの権威の付いた⽂⾯に⼈は弱いということを認識させられる機会も多々ありましたが、少なくとも⾃分の専⾨周りの分野では中⾝で⾃ら判断できるよう、引き続き学びと探求を続けて参りたいと思います。